随着能源开发和利用的进一步深入,风电、光伏等新能源的安全稳定入网成为亟待解决的重要问题。现代电力电子技术的发展使得柔性直流输电技术在其中有着广泛的应用前景。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型高效的级联多电平换流器受到越来越广泛的关注,它具有传输效率高、功率损耗低、交流侧输出波形质量高和拓展性好的优点。载波移相调制是MMC最常用的调制策略之一,研究采用载波移相调制的MMC的谐波特性对于改进换流器的性能有着重要的意义。本文的主要工作如下:根据基尔霍夫定律建立了MMC的数学模型,在此基础上提出了MMC的控制策略、桥臂环流抑制环节和子模块均压控制策略。通过比较MMC采用不同调制策略的优缺点,指出子模块数量较少的MMC采用载波移相调制有更好的性能。基于半桥子模块和全桥子模块的拓扑结构,分别提出了合适的载波移相调制策略。基于双重傅里叶分析方法,分别对半桥型MMC和全桥型MMC进行分析,得到输出电压和桥臂环流的级数解析表达式。指出上下桥臂载波之间的相位差对于MMC的谐波特性有着重要影响,计算出合适的角度可以减少交流输出电压和桥臂环流的谐波,减小滤波器尺寸。并发现当上下桥臂载波之间存在相位差时,MMC输出2N+1电平。仿真验证了傅里叶分析结果的正确性。通过对混合型MMC进行双重傅里叶分析,研究了混合型MMC采用传统载波移相调制存在的问题,提出了一种改进的载波移相调制策略。通过将全桥子模块的载波频率降低为半桥子模块的一半,优化开关损耗的分布。令半桥子模块和全桥子模块的三角载波相位之间错开一定角度,可以降低谐波含量,只保留N次载波谐波及其边带谐波,改善换流器的谐波特性。仿真验证了傅里叶分析的结果以及改进方法的有效性。